基于网络的烟草病虫害咨询系统研究与建立

《基于网络的烟草病虫害咨询系统研究与建立》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

湖南农必大学农业推广硕士学位论文基于网络的烟草病虫害咨询系统研究与建立马俊二七年十二月 分类号单位代码湖南农必大学农业推广硕士学位论文基于网络的烟草病虫害咨询系统研究与建立'研究生姓名马俊指导教师高必达教授专业领域植物保护研究方向植物病理学提交论文日期年月论文答辩日期年月日答辩委员会主席廖晓兰教授论文评阅人戴良英刘勇肖启明学位授予日期年月二七年十二月 独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得湖南农业大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研“生签“我时'叫年脚训关于论文使用授权的说明本人完全了解湖南农业大学有关保留、使用学位论文的规定,即学校有权保留送交论文的复印件和磁盘,允许论文被查阅和借阅,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。同意湖南农业大学可以用不同方式在不同媒体上发表、传播学位论文的全部或部分内容。保密的学位论文在解密后应遵守此协议研究生签名滩时间尸年厂溯夕`日导师签名扁礼啊沙夕年译夕刁 摘要基于网络的烟草病虫害咨询系统以基于规则的推理等人工智能技术为研究方法,以烟草病虫害防治为主要研究对象,系统地研究了利用网络及计算机技术建立基于的烟草病虫害咨询、诊断系统的方法及技术。初步建立了包括烟草病虫害咨询专家系统。该系统是用和设计而成,在烟草病虫害的诊断中能起到一定专家的作用,符合当前植物保护学科发展的需要。本系统包括“烟草病害诊断”、“烟草虫害诊断,,、“农药查询,,、“病虫知识,,、“关于我们”等模块。各模块可相互依存,也可独立运行。其中,烟草病害诊断、烟草虫害诊断是本专家系统的核心部分,旨在为用户提供的基本信息,由基于规则的病害及虫害诊断,防治方案生成等子模块组成。农药查询、病虫知识及关于我们为本系统的辅助模块,向用户提供烟草病虫害研究与开发中所用到的主要的生物测定和毒理研究方法,以及农药信息、病虫图谱、病虫说明等“关于我们”模块介绍了软件的基本组成、使用方法和系统的维护与数据的增删等方面的内容。本专家系统收集了约种病害,种虫害的相关介绍与防治方案以及余种农药信息。此外,还提供了幅田间药害图片。系统采用了多种计算机技术,使其图文并茂,界面友好,操作简便,查询快捷,知识库易于修改扩充。研究表明,结合计算机技术与烟草病虫害防治专业知识开发出来的烟草病虫害咨询专家系统,在理论上和实践上都是可行的,能够为基层技术人员等提供有益的支持。今后的研究将集中在如何使系统的实用性进一步提高和提高推理机的推理能力等方面。关键词烟草病虫害专家系统网络防治多 AbstractThetobaeeodiseaseandPesteonsultationexPertsystemwasstudiedwiththemethodofartifieialintelligeneebasedonrulereasoning.HowtoeontrolthediseaseandPestoftobaceobymakinguseoftheexPertsystemthateonstruetedbynewinformationandnetworktechnologyaremajorstudiesarea.ThissystemhasstrongabilityfordiagnosisanditwasdesignedbyASRNETandSQLServer2000.IteanPerformtheexPertaetionandeoneidetotheneedoftheresearehanddeveloPmentoftobaeeodisease.ThesystemPossessedfivemodules:tobaceodiseasediagnosis,,,肋,,,如而,允,,田,·,,衍一,,一一声 目录摘要…………第一章绪论……计算机专家系统概述····························……专家系统定义···························……专家系统基本原理···································……专家系统的基本结构……人机交互接口·········································……推理机构······……解释机构·············……知识库……数据库……烟草生产相关专家系统的研究现状与发展……研究、应用现状···································……信息技术在烟草生产领域的应用前景与展望……研究的主要内容和方法……研究的必要性······································……研究的主要内容································……研究方法……技术路线···……第二章构建系统相关技术研究……软件体系结构·································……客户端服务器结构……,月勺了 1.2浏览器服务器结构…,……结构与结构对比……数据库技术……数据库技术发展现状……数据库建模工具……,……动态页面技术………………………………网络安全技术……,……网络安全隐患……网络攻击的典型步骤……网络安全的解决方案……第三章病虫害诊断咨询知识分析……专家进行病虫害诊断的方法分析…………病害诊断……虫害诊断……病虫害诊断咨询的知识构成……第四章系统的总体设计……系统的体系结构……系统结构设计……知识库……中间信息库……省 2.3推理机……,,…,二,……人机接口……知识获取和知识库维护……系统功能设计·································……系统管理……,,`病虫害诊断……病虫害检索……病虫知识……药品信息……系统开发和运行环境……系统开发环境……系统运行环境……第五章系统的开发和实现……知识的获取和表示……知识获取……知识表示……知识库的组织和设计……知识库组织……知识库设计……系统推理机的实现……推理的控制策略……推理机的实现……控制方法……程序算法……人机交互界面…… 5关键技术讨论········……数据库访问功能实现……诊断功能的实现……查询功能的实现……,……数据库管理功能的实现……第六章系统运行实例及维护……运行实例……病虫害检索···……病虫害诊断···············……病害诊断……虫害诊断·……药品信息······……系统维护……第七章讨论·……作为系统开发工具的优势……计算机与专业技术的结合将为烟草病虫害防治提供便利……烟草病虫害咨询专家系统的用户界面……进一步工作……参考文献……致谢……作者简介…… 第一章绪论计算机专家系统概述专家系统定义专家系统,是人工智能的一个重要分支,目前尚无一个公认的定义川。年研制成功第一个专家系统用以帮助化学家根据质谱仪数据分析化合物的分子式的人工智能的主要奠基人教授认为“专家系统是一个利用知识和推理过程解决那些需要特殊的重要的人类专家知识刁'能解决的复杂问题的计算机智能程序。所用必要的知识和推理过程可认为是最好的领域专家的专门知识的一个模型”。农业专家系统就是用来处理农业生产中某一复杂问题的专家系统。专家系统基本原理专家系统与传统的计算机程序重点研究算法、建立数学模型不同,它的技术基础是人工智能的知识表示技术和问题求解技术。知识和推理是构成专家系统的两大要素。专家系统研究对象是专家解决问题的本领,因此,建立的专家系统必须实用,能够像专家那样解决实际问题,发挥实际作用建立的专家系统要具有专家解决该问题的本领。模仿专家,在某些方面还要超过他们。当然,目前,专家系统还不能达到专家水平专家系统不是通用的百科全书,而是面向某个特定问题专家系统应该具有学习能力。学习能力是专家系统的重要特征之一专家系统服务的对象为希望从系统得到帮助的人,因此,系统必须具有解释机构,要有透明性、可信性。灵活性。知识库和推理机互相独立,更改知识库不会影响到系统其他部分的功能。在专家系统中,求解问题的知识不再隐含在程序和数据结构中,而是单独构成了知识库。传统的应用程序设计模式为“数据十算法程序”,而专家系统设计模式为“知识推理系统”。专家系统的核心是“知识”,即专家的领域知识。专家系统又称之为知识基系统或基于知识的系统五一。在专家系统中,将数据、公式、方法、经验以及信息等均看成知识。围绕着知识,专家系统最基本的技术是研究知识的表示、知识的运用、知识的获取等。“知识表示”是研究将领域专家的知识和经验有效的表示成计算机能够工作和运行的形式。在系统中知识存放在知识库中。“知识运用”也叫做问题求解,指的是对存放在知识库中的知识如何进 行控制和操作。通常是采用搜索和推理等方式。“知识获取”研究的是如何准确有效的从领域专家的口述或文字、书本资料或数据实例中抽取系统所需要的知识。包括获取知识的方法和对知识进行筛选的方法。知识获取也可以称之为系统的学习能力【】专家系统的基本结构专家系统是一个计算机软件系统。由知识库、推理机构、人机交互接口和其他有关部分组成,,。人推理机构数机据交库互解释机构接口知识库图一专家系统基本系统结构一人机交互接口又叫用户界面,即专家系统与用户联系的部分。通常用来进行数据、信息或命令的输入,结构的输出和信息的显示等。与用户交往的媒介可以是文字、声音、图象、图形、动画等。人机交互接口是否友好,画面是否图文并茂,形象生动是衡量专家系统性能的重要参数。推理机构是控制整个专家系统进行工作、求解问题的机构,又称为推理机、控制机构或问题求解器。解释机构用于向用户解释“为什么”,“怎样”等问题。它的功能的强弱反映了专家系统的透明性和可信任程度。知识库用于存放领域知识。在系统中独立于其它各部分,这是专家系统结构的一个重要特征。知识库存放知识的方式是由知识表示策略决定的。 3.5数据库存放着系统有关的数据。烟草生产相关专家系统的研究现状与发展研究、应用现状年中国烟草科技信息中心己建立了以公用分组交换网为主要通讯手段的行业科技信息数据库检索网络系统。年月,在国家烟草专卖局科教司的领导下,中心联合行业其它相关单位,利用技术及其网络通讯平台,建立了行业的“中国烟草科教网”。随着“中国烟草科教网',及其它一些烟草行业网站逐步建成,初步建立了烟草系统的部分基础数据库,如中外烟草科技文献库、烟草科技成果库、烟草科技信息库、国内外烟草专利库等,部分地实现了烟草系统资源的互联共享。另外,在烟草生产方面建立了全国烟草病虫害预测预报网络,实现了烟草生产技术的网上咨询与服务。烟叶的烘烤过程不是一种简单的“加热、脱水干燥”过程,而是烟叶发生一系列生化反应的过程。要烤出好的烟叶,须遵守较为严格和复杂的烘烤工艺。目前中国大部分地区仍靠人工烤烟,很难达到这一要求,从而极大地影响了卷烟的生产质量。近年来,不少研究已将常规自动控制引入烟叶烘烤的温、湿度控制。庞全等研制了基于模糊解祸的烟叶初烤计算机控制系统,不仅部分地解决了烟叶初烤过程中的温、湿度自动控制,而且能根据不同产地烟叶的不同特性,设置不同烘烤工艺。陈仲华利用美国公司推出的单片机的硬件结构和软件特征,采用新型免调度集成电路温度传感器制作干球、湿球温度探头,以此为核心,结合先进的烟叶烘烤经验,设计出低成本、简易的烟叶烘烤专家系统,在烟草的烘烤中获得了良好的效果。计算机视觉是集自动化、光学、视觉学、心理学、脑科学等众多领域的一门交叉学科,用来模拟生物视觉的某些功能,其研究范围包含了图像处理的绝大部分内容,并着重于对事物的理解。国外利用计算机视觉等技术在烟叶的质量检测与分级领域的研究始于年。年,美国的发表了一篇题为“图像分析技术在烟草和相关产品测量方面的应用”的论文,提出将图像处理应用于烟草及其相关产品。这表明研究人员已开始将视觉的理论和技术应用于烟叶的品质检测与分级。年,津巴布韦大学的设计了一个可用于实时分级的图像处理单元原形年,和研究了如何利用计算机视觉提取白肋烟的形状、 颜色等特征从而对其进行分级。人工神经网络技术是人工智能技术的重要内容之一,它由排列成层次的许多单元组成,可以用过去的经验进行学习,特别适用于难以用常规数学方法表达过程的信息修理,这一技术在分级问题中得到广泛的应用。由于涉及烟叶分级的指标,如形状、颜色等方面的知识都是非结构化的,因此,适于采用神经网络技术建立分级模型。年,程彪将图像处理与色度学运用于烟叶外观特征的提取和分析,并对采用人工神经网络等数学模型进行烟叶分级作了初步的探索年以来,周文等完成了烤烟烟叶质量特征提取的软硬件系统研制,建立了烤烟烟叶的标准数据库管理系统,并将人工神经网络技术用于烟叶成熟度的自动分级,'“,川。计算机技术在烟草的后期生产与加工中的应用尤其普遍,其广泛渗透于卷烟生产的各个环节,功能在于完成数据采集、设备生产过程控制及质量监控等。卷烟厂从新产品的开发、配方、研制到叶片、烟丝、香精香料的配比,从切丝、烘丝、膨胀到卷、接、包以及质量、生产、计划等,都已进入计算机系统的控制管理中',”·以作物生长模拟及其决策系统为代表的农业信息技术以其良好的机理性、动态性、预测性、适应性、灵活性等特点,已在很多农作物生产研究中得到了应用。如美国的叨系统、中国高亮之研制的水稻系统等”,'“·'。这些技术的应用,不但能直接指导于生产,而且还为作物栽培生理学科的研究提供了新的方法,也丰富了作物栽培生理学的内容。但是在烟草农艺研究与生产中,农业信息技术的应用仅见国外对烟草病害的发生进行预测,建立了烟草体内氨基乙酸的合成途径的模拟模型,以及干物质积累的模拟模型等在中国,除了河南许昌烟草公司研制的“烤烟配方施肥专家系统,,外尚未见其它报道'“·',加】。信息技术在烟草生产领域的应用前景与展望进入世纪,烟草生产迎来了新的历史发展阶段,在农业生产与农村经济结构调整优化、农业生产由数量型向质量型和农业增长方式由粗放型经营向集约型经营转变的过程中,特别是面对加入后带来的机遇和挑战,迫切要求信息技术的支撑。进一步建立健全烟草行业基础信息数据库。信息是一种特殊的资源和财富,建立健全烟草行业基础信息数据库,不仅是应用信息技术的重要基础,也是网络环境下烟草信息资源开发和利用的前提。烟草生产领域的信息量大、面广而分散,要加快烟叶信息化进程就要加强对基础数据的采集和积累,建立、充实相应的反映种植 土地、人文、气候、农户、生产能力、加工能力等静态信息为特征的烟叶基本生产环境数据库,以规范的基础数据表构成统一的烟叶生产经营基础数据库建立各级反映烟叶生产、经营情况等动态信息为特征的业务处理系统和统计分析系统,实现烟叶经营网上运行建立能使各级单位的烟叶数据自动汇总交换为特征的数据联网体系,达到数据横向纵向互联互通。从而为更合理控制烟叶质量,改善烟叶结构,调整生产布局提供真实、准确、科学的决策数据。对烟草生理生态过程进行模拟研究。运用系统科学的观点,把烟草的生长过程看作一个由作物、环境、技术、经济四要素构成的整体系统,综合其生理、生态、栽培、气象、土壤肥料等方面的理论和成就,通过建立数学模型来描述其生长发育、器官建成等生理生态过程与环境之间的数量关系,获得烟草生长过程中各参数的动态数据,实现对烟草生长过程的模拟预测,从而根据烟草在不同环境条件下生长发育模拟结果和当地的资源情况,确定特定条件下的最优种植方式和栽培措施,既提高了资源的利用效率又改变了以往烟草生产中难于定量化研究的局面,为烟草规范化生产提供依据。对烟草形态建成过程进行虚拟。虚拟作物研究在现代信息技术带动下,已进入了发展的崭新时期,可以考虑结合生理生态过程的模拟对烟草的地上、地下部分形态建成过程在三维结构上进行虚拟研究,通过对烟草生育期内群体空间结构的动态模拟与虚拟,精确定量化地模拟其光截获能力与光合产量形成能力,虚拟其生长,从而优选出理想株型,并运用计算机设计不同株型,建立不同品种株型设计的虚拟系统,同时结合现代生物技术,为烟草株型设计和烟草基因型的改良提供指导。研究开发烟草生长模拟与优化决策祸合系统。目前,广大烟区所采用的传统的烟草栽培方法,过多依赖于烟农的经验,生产出的烟叶时好时坏,总体质量差,上等烟率低,急需采用先进的技术作指导。专家系统能够开发利用领域专家的知识和经验,完成与专家水平相当的咨询工作,包括烟草品种选择、栽培模式的设计、播期及密度的确定、施肥与灌溉决策、病虫草害的综合管理,为用户提供建议和决策。而模拟模型不仅具有良好的系统性、动态性、机理性和预测性,并以其较强的通用性、便用性和灵活性而适用于不同的烟草生产区和各种层次的用户。所以在对烟草生长发育过程进行模拟的基础上,研究开发烟草生长模拟与生产决策祸合系统,实现人工智能研究与系统动力学方法的有机结合,从而将作物生长的系统预测、专家的知识经验及计算机的信息处理功能融为一体,不但提高了生产投入的精确性与集约化,而且也为烟叶生产的适时调控管理提供了理论依据和技术支持。与此同时, 还可以综合利用多种信息技术,如遥感系统、地理信息系统和全球定位系统,使人们能够方便、准确地获得烟草田间小区养分含量及地理分布图。在此基础上,利用作物生长模拟结果、优化决策系统和自动化控制技术,则能在烟草田间管理过程中即时显示需要的控制信息并自动实施必要的操作',。研究的主要内容和方法研究的必要性世纪年代以来,我国己开展过次全国范围的烟草病虫害发生及损失情况调查和统计。结果显示一年间种主要侵染性病害在个省每年造成烟叶产量损失亿,产值损失亿元年主要病虫害造成烟叶产量损失亿,产值损失亿元年主要病虫害造成烟叶产量损失亿,产值损失亿元年主要病虫害造成烟叶产量损失,产值损失为亿元年主要病虫害造成烟叶产量损失为亿,产值损失为亿元。每年由烟草病虫害所造成的损失是相当严重的。我国农业科研人员对烟草病虫害的防治作了大量的工作,探索和总结了一套完整的防治方案,主要措施有加强病虫监测建立完善的全国烟草病虫害监测网络并保证其高效运转。目前仍应加强全国烟草病虫害监测网络的建设和完善,包括人员和仪器的配备、测报调查和管理制度的建设等等。病虫害的监测方面还应重视以下两个方面的监测第一个方面是品种抗性和病原生物的监测,第二个方面是药剂防治效果的监测。进一步加强综合防治研究在病虫害的综合防治研究方面,虽已做了大量卓有成效的工作,也取得了大量可行的综合防治技术,但人类同病虫害的斗争是永无止境的,我国在很多病虫的防治方面还没有突破,这就要求进一步搞好病虫害的综合防治研究。近期内应加强系统性病害如病毒病、青枯病等研究,也应加强对抗药性病虫害和一些突发病虫的治理研究,并应密切注视农业种植结构调整及全球气候变暖对烟草病、虫、草害的影响及其对策的研究。加强综合防治技术的推广通过全国烟草植保工作者的努力,我国烟草病虫害综合防治技术已达到了一个较高的水平。在技术上与烟草生产先进国家相比差距应不是太大。但烟草生产中综合防治整体水平差距却很大。这主要表现在由烟草病虫害所造成的损失上,如何降低我国烟草病虫害所造成的损失。是我国在搞好烟草病虫害综合防治研究的基础上的又一重要任务,在近段时期内应在预测预报网更确切的说也就是“全国烟草植保网”内建立完善的烟草病虫害综合防治技术推广体 系。体系内采取一系列措施以推广各项综防技术,以达到提升我国综防整体水平的目的。制定各种综合防治技术规范并加以推广根据各地病虫害发生实际情况制定烟草病虫害综合防治技术规范。采取会议、病虫情报、宣传册、宣传画、现场会、烟草信息网等多种形式进行推广。条件允许的话还可采用农民夜校的形式。注重农药使用技术的推广应用目前由于农村经营模式的改变。给烟草上农药使用技术的推广造成了一些困难,如年湖南某地的除草剂药害就是由农业部门推广不当造成,各地在严格遵照国家有关农药管理规定和中国烟叶生产购销公司对农药推荐意见的基础上。结合当地实际情况制定烟草农药合理使用技术规范,并加以推广。在推广农药合理使用技术的基础上还应介绍农药合理使用的原理。近年大农业上推广的统防统治办法在烟草上也有很多成功的例子,这也是一种很好的提高综防水平的形式。对病虫害问题的正确诊断,需要有相当水平的管理者。在基层具有领域专家水平的烟草技术人员十分缺乏,但基层又是这方面问题最集中的地方。为提高烟草发展水平,基层用户渴望得到一种高质量的、长期、忠实和可靠的专家水平的服务,较好地实现防治目标。诊断专家系统在烟草生产管理中的应用,不但可以满足病虫害鉴定的需求,而且能够产生良好的经济效益和社会效益。咨询专家系统是以领域内大量的专家知识和经验为基础,对用户有关领域的问题提供咨询服务。使用咨询专家系统,用户可以不需要花费大量的时间、金钱和精力向一个远在异地的专家咨询感到困惑的难题。在农业领域,咨询专家系统在作物健康及疾病管理的应用十分广泛,同样在烟草病虫害防治领域中,应用咨询专家系统也可以解决用户在病虫害防治中感到疑惑的问题。目前,我国烟草生产部门的病虫害防治专家在诊断和防治技术方面己积累了大量的基础资料,这些资料对烟草病虫害防治本身的建设、研究和发展有着重要价值。其次,基层烟草病虫害防护工作者在病虫发生早期无法用传统的鉴别方法鉴定新的病虫种类,缺乏相关资讯和专家咨询而造成有害生物的误诊,从而耽误了最佳的除害处理机会,进而造成病虫的急速蔓延。再则传统的地面调查和低效率的信息管理体系难以为各级的预测、预报提供防治的科学依据,无法实现早发现、早决策、早防治,更不能满足烟草跨越式发展和烟草生产有害生物的持续控灾的需要。最后,在病虫害知识需要不断更新的情况下,需要利用网络技术手段支持和确保开发者和使用者获得知识的时效性和便捷性 3.2研究的主要内容本文从烟草病虫害防治信息系统的现状出发,构建烟草病虫害诊断咨询专家系统的框架体系,设计和建立烟草病虫害诊断咨询知识库,并设计实用、规范的烟草病虫害诊断咨询专家系统。主要解决如下问题研究构建基于网络的烟草病虫害咨询专家系统所需的相关信息技术研究构建基于网络的烟草病虫害咨询专家系统所需的领域专家知识研究基于网络的烟草病虫害诊断专家系统体系结构、功能设计以及系统运行环境等研究基于网络的烟草病虫害诊断专家系统的总体设计和知识库架构。包括知识获取、知识表示、知识库的组织和知识库的设计等研究领域专家在解决问题中的逻辑推理过程,以发现合理的烟草病虫害诊断专家系统的推理策略及系统的推理机的开发。研究方法为解决上述研究问题,本文所采用的研究方法和步骤为问题的确定烟草病虫害咨询专家系统根据用户选择的寄主和典型症状等条件,通过基于规则的推理分析得出寄主所遭受的病虫害信息和防治信息。问题的概念化根据查阅文献资料等方法,将烟草病虫害防治涉及到的知识、规则及推理方式概念化。问题的形式化采用适当的知识表示形式将获取的概念化知识转化为适用于专家系统所用数据库的知识形式。问题的实现模拟专家解决问题的思路,利用高级编程语言以及数据库技术,构建系统,并使其在网络上运行。技术路线系统的技术路线如图一所示。 问题提出确定研究内容方法烟草相关资料收集系统总体设计系统开发与实现系统验证图一基于网络的烟草病虫害咨询系统技术路线图一 第二章构建系统相关技术研究软件体系结构目前流行的软件系统体系结构有客户端服务器结构和浏览器服务器结构。客户端服务器结构灯结构,即大家熟知的客户机和服务器结构。它是软件系统体系结构,通过它可以充分利用两端硬件环境的优势,将任务合理分配到端和端来实现,降低了系统的通讯开销。目前大多数应用软件系统都是吮形式的两层结构,由于现在的软件应用系统正在向分布式的应用发展,和灯应用都可以进行同样的业务处理,应用不同的模块共享逻辑组件因此,内部的和外部的用户都可以访问新的和现有的应用系统,通过现有应用系统中的逻辑可以扩展出新的应用系统。这也就是目前应用系统的发展方向,。传统的体系结构虽然采用的是开放模式,但这只是系统开发一级的开放性,在特定的应用中无论是。端还是端都还需要特定的软件支持。由于没能提供用户真正期望的开放环境,结构的软件需要针对不同的操作系统系统开发不同版本的软件,加之产品的更新换代十分快,己经很难适应百台电脑以上局域网用户同时使用,而且代价高,效率低,。浏览器服务器结构结构即浏览器和服务器结构。它是随着技术的兴起,对结构的一种变化或者改进的结构。在这种结构下,用户工作界面是通过浏览器来实现,极少部分事务逻辑在前端实现,但是主要事务逻辑在服务器端实现,形成所谓三层一结构。这样就大大简化了客户端电脑载荷,减轻了系统维护与升级的成本和工作量,降低了用户的总体成本。。以目前的技术看,局域网建立结构的网络应用,并通过功模式下数据库应用,相对易于把握、成本也是较低的。它是一次性到位的开发,能实现不同的人员,从不同的地点,以不同的接入方式比如,,功等访问和操作共同的数据库它能有效地保护数据平台和管理访问权限,服务器数据库也很安全。特别是在这样的跨平台语言出现之后,架构管理软件更是方便、快捷、高效。 1.3C/s结构与结构对比结构与相比,缺点和不足是很明显的首先,比的维护工作量大大减少了。结构的每一个客户端都必须安装和配置软件。假如一个企业共有个客户站点使用一套结构的软件,则当这套软件进行了哪怕很微小的改动后比如增加某个功能,系统维护员都必须进行次维护。而结构,客户端不必安装及维护。其次,相对能够降低总体拥有成本。软件一般是采用两层结构的,而是三层结构,这两种结构的不同点是,两层结构中客户端参与运算,而三层结构中客户端并不参与运算,只是简单的接收用户的请求,显示最后的结果。由于三层结构中的客户端并不需要参与计算,所以对客户端计算机的配置要求是比较低的。此外由于从应用服务到客户端只传递最终的结果,数据量较少,通讯费用也得到降低。结构要求采用各地安装区域级服务器,然后再进行数据同步的模式。这些服务器每天必须同步完毕之后,总部才`可得到最终的数据。由于局部网络故障造成个别数据库不能同步不说,即使同步上来,各服务器也不是一个时点上的数据,数据永远无法一致,不能用于决策。对于结构的软件来讲,其数据是集中存放的,客户端发生的每一笔业务单据都直接进入到中央数据库,不存在数据一致性的问题。结构不可能随时随地看到当前业务的发生情况,看到的都是事后数据而结构则不同,它可以实时看到当前发生的所有业务,方便了快速决策,有效地避免了企业损失。由于结构软件的数据分布特性,客户端所发生的火灾、盗抢、地震、病毒、黑客等都成了可怕的数据杀手。另外,对于异地软件应用,结构的软件必须在各地安装多个服务器,并在多个服务器之间进行数据同步。如此一来,每个数据点上的数据安全都影响了整个应用的数据安全。所以,结构软件的安全性是令人无法接受的。对于结构的软件来讲,由于其数据集中存放于总部的数据库服务器,客户端不保存任何业务数据和数据库连接信息,也无需进行什么数据同步,所以这些安全问题也就自然不存在了。数据库技术数据库技术从世纪年代流行的层次、网状数据库系统到年代的关 系数据库,在很多领域都取得了巨大的成功随着应用领域的不断扩展,关系数据库的限制和不足日益显现出来,随着面向对象技术的出现,面向对象数据库系统成为数据库系统领域研究和发展的新方向。数据库技术与网络技术、人工智能技术、面向对象技术、并行计算技术、多媒体技术等的相互融合,为数据库技术的应用开拓了更广阔的空间。数据库技术发展现状从世纪年代起,数据库的发展经历了以下个阶段年公司研制了基于层次模型数据库管理系统川,并作为商品化软件投放市场。作为层次型数据库管理系统的重要贡献就是将应用系统中的所有数据独立于各个应用而由统一管理,实现了数据资源的整体管理系统的推出,使得数据库概念得到了普及,也使得人们认识到数据的价值和统一管理的必要性。世纪年代到年代初,网状数据模型替代层次数据模型。美国数据库系统语一言协会。孔下属的数据库任务组对数据库的方法和技术进行了系统研究,并提出了著名的,报告。该报告确定并建立了数据库系统的许多基本概念、方法和技术,报告成为网状数据模型的典型技术代表,它奠定了数据库发展的基础,并有着深远的影响。年公司的发表了著名的基于关系模型的数据库技术的论文一`大型共享数据库数据的关系模型”,并获得年图灵奖,标志着关系型数据库模型的诞生。由于关系模型的简单易理解及其所具有的坚实理论基础,整个世纪年代和年代的前半期,数据库研究人员集中围绕关系数据库进行了大量的研究和开发工作,对关系数据库概念的实用化投入了大量的精力。关系模型提出后,由于其突出的优点,迅速被商用数据库系统所采用。数据模型的研究在数据库理论研究中占据重要地位。自世纪年代以来,关系系统逐渐代替网状系统和层次系统而占领了市场。由于关系模型具有严格的数学基础,概念清晰简单,非过程化程度高,数据独立性强,对数据库的理论和实践产生了很大的影响,成为最为流行的数据库模型,在很多应用领域发挥着巨大的作用。面向对象中的封装、继承、对象标识等概念备受人们的重视,用对象可以自然、直观地表达工程领域的复杂结构对象,用封装操作来增强数据处理能力。这样,人们开始尝试以面向对象概念为基本出发点来研究和建立数据库系统,导致了在数据 库系统中全面引入对象概念的面向对象数据库的产生。由于面向对象数据库是一种新方法,缺少具有坚实理论基础的通用数据模型,而且对开发人员素质要求比较高,所以成功实例也较少。数据库语言是数据库与应用的重要接口,是操作数据库的重要工具,它的研究与标准化对数据库软件产品技术的发展和数据库的应用具有很大的推动作用。早在世纪年代中期,和公司就发布了第一个基于平台的以为查询引擎的商品化关系型数据库管理系统,而公司则迅速地以该技术作为其数据库产品的基石。由于该类型产品功能强大,简单易用,不仅支持客户端,而且支持局域网主机数据库开发,具有极大的伸缩性,所以得到迅速推广。年月,提出了具有完整性增强特征的,被称为。年一月又公布了的新标准,即。同时公布了开放数据接口,提供了一个公共的应用程序接口,应用程序通过它可以连接到任何数据库系统。几年后,一个相似的数据接口问世,通过该接口语句可以被嵌套到程序中去。目前正在加紧研究制订标准一。标准将能够处理对象数据库中复杂对象,这意味着将包含综合、细化的等级、多重继承性、用户定义数据类型、触发器、支持知识系统、周期查询表示等。此外,它还必须支持面向对象编程,抽象数据类型和方法,继承性、多态性、封装性等。数据库语言的完善和标准化,标志着数据库技术的进步和成熟。数据库建模工具开发信息系统时的首要任务是系统分析人员在与用户充分交流的基础上,设计出应用系统的数据库模型,包括数据流程图,简称、概念数据模型,简称、物理数据模型,简称。无论软件开发人员是否意识到这一点,数据库建模总是必不可少的第一步,而且这一步的好坏直接影响着数据库系统的性能。良好的数据库模型是产生高质量应用程序的前提】。数据库建模是一种技术。以前,人们根据数据库理论与业务需求手工画出数据流程图、概念数据模型、物理数据模型。在这一复杂的设计过程中,经验丰富的设计人员也会犯错误,不但建模工作十分艰难,模型的质量也受到很大的影响。为解决这一问题,世界各大数据库厂商和第三方合作开发出了智能化的数据库建模工具,如公司的,公司的和,公司的 Poweroesigner以及公司的等。具把开发人员从繁重的劳动中解脱出来,大大地提高了数据库应用系统的开发质量。国际数据公司高级分析家分析认为“使用这些工具的原因在于数据库建模变得越来越复杂。”自年以来数据库模型设计工具经历了一个复兴时期,并逐步被软件人员所接受白尚旺,。数据库建模工具是和数据库平台无关的,可以简单地移植到不同的数据库平台。数据库建模工具的图形界面有利于实体关系的建立,比文字方式要直观、简练。建模工具还支持强大的数据导出功能,能够生成完全自定义格式的超文本或文档,可以满足不同的输出格式。目前,很多数据库建模工具都支持代码生成功能,可以生成一些基本的数据操作代码,而且支持多种语言,比如就支持、、旧、等各种语言。跨平台、一致性、图形界面、格式自由、代码生成等功能为进行数据库设计提供了强大的技术支持。是一款功能强大并广泛用于数据库模型分析与设计领域的软件,最早由公司开发,后来被公司收购,从而成为公司的配套数据库产品之一。在烟草病虫害诊断咨询专家系统的数据库设计中,应用进行数据库建模,主要用来构建数据库的物理模型,能使数据库模型的设计工作变得更加准确、方便和快捷·'·】。动态页面技术随着建设的飞速发展,网页的功能也从原来的静态浏览发展到了动态交互,大大提高了用户的主动性。随着计算模式的不断成熟和完善,随之而来的动态网页制作技术也在不断的发展和壮大。目一前主要流行的页面技术有、、、、、、、和。是服务器运行时外部程序的规范,按照编写的程序可以扩展服务器的功能,完成服务器本身不能完成的工作。外部程序执行时可以生成文档,并将文档返回服务器。应用程序能够与浏览器进行交互作用,还可以通过数据库的与数据库服务器等外部数据源进行通信。几乎使用的服务器软件都支持,可以编写脚本的语言也很多,包括流行的、和等。最常用的有侧和等语言,但使用率最高的语言却是,这是因为语启`没有那样晦涩难懂的规则却仍不失为功能强大有着那样简单易用的特性却又可以跨平台运行。按照应用环境的不同,又可以分为标准和间接。 2.3.2PHPPHP是在年秋天构思出来的。最早的未发行版本是他在自己的主页上来用来和观看他的在线简历的人保持联系的。到年时,己经有大量的商业化产品。大量采用了,和语一言的语法,并加入了各种自己的特征。它与等语言的一个区别就是是在服务器执行,客户机所看到的是其在服务器上运行的结果,这必须有支持。是一种能快速学习、跨平台、有良好数据库交互能力的开发语言。比不上它的就是这种跨平台能力,而正是它的这种能力让几有了一种与媲美的开发语言。语法简单、书写容易,同时上也有大量的代码可以共享。由于本身的代码开放,所以它的代码在许多工程师手中进行了检测,同时它与编绎在一起的方式也可以让它具有灵活的安全设定。所以到现在为止,具有了公认的安全性能。秉承的风格,借助与源码公开,使他迅速成为世界上目前应用最为广泛的站点制作语言之一。则是公司于年月推出的应用程序开发技术,是服务器端的脚本环境,可以生成和运行动态的、交互的、高性能的服务器应用程序。内含于中,扩展名以表示。文件可以用常规的文本编辑器编辑,使用、等脚本语言作为开发工具,也可以利用专门的辅助开发工具进行开发设计,的优点是将整个程序设计融为一体,比较适合于较大工程项目的开发研制。当用户从浏览器向服务器提出请求时,七服务器会自动将的程序解释为标准的格式的主页内容,用户端只要使用常规可执行程序的浏览器,就可浏览所设计的主页内容,因此与浏览器无关,并且保证了的源程序代码不会外漏。中包括五个内置的服务器组件和五个内置的对象。在所有组件中,最有用的是数据库访问组件,也称为数据对象或。在站点发布数据库将使用这个组件及其中包含的对象,以完成对数据源的读写。此外,技术的另一个重要特点是,程序员可以利用、、等语一言制作适应自己特殊需要的服务器组件来扩充的功能,使自己的动态网页几乎具有无限的扩充能力,这是传统的程序所不及的。的推出,使七有了活力和动感。用户可以从七服务器上下载 Java小程序到本地浏览器上运行。这些下载的小程序就象本地程序一样,可独立地访问本地和其他服务器资源。而最初的语台`并没有数据库访问的功能。为了防止出现对在数据库访问方面各不相同的扩展,公司制定了作为语言的数据库访问。是第一个标准的、支持数据库的,它使得程序与数据库连接更为容易。在功能上与相同。给开发人员提供一个统一的数据库访问接口。可以很好地完成所能达到的应用,在不提供的服务器上,是很好的替代品。基本上所有的编程语言都不会承诺用它们编写的代码可以适用于任何一种操作系统平台,包括语言,因为它不能用于,但有一个例外,那就是。强大的兼容性是最显著的特点,尤其是对于的认怂页面更显意义重大,因为上成千上万个工作站不可能使用同一种机型和同一种操作系统,这时编写的页面就体现出了它独一无二的优势,即强大的兼容性导致的优良的适应性。是公司推出的新一代站点开发语言,它完全解决了目前、的一个通病,脚本级执行。可以在和的支持下,完成功能强大的站点程序。实际上就是,只是它是一个特别的语言,加入了一个特殊的引擎,这个引擎将这个类的一些对象自动进行初始化好让用户使用,而用户不用再去担心前面的工作。同时这个引擎又引入了、等一系列的特别语法,使用这些语法来进行一些特定的操作,如引用文件、转向、引用等这样的操作,这些都是由引擎自动帮你完成初始化的工作。我们可以将这个引擎看作一个到的生成器或是翻译器,让用户不用再面对复杂的中的还没开始工作就要写的几十行代码。这就是,一个生成器。一文件升文件,这就是为什么第一次运行时运行能达到很高的原因,它实际上是调用了引擎来生成文件,再用来编译它到文件,这刁`能去执行它。同时也说明了在第一次运行以后,速度为什么那么快的原因,只要这个文件不改变,那么这个操作就不再会进行了。所以说,有什么就有什么样的功能。网络安全技术网络安全包括物理实体安全、网络系统实体安全、数据安全、信息内容安全和信息基础设施安全六大部分。网络安全与我国经济各部门、人们日常生活、国防现 代化都息息相关。涉及到个人利益、企业的生存、金融风险的防范、社会安定和国家安全等方面。网络安全风险来源于网络本身的不健壮性和网络外部的侵袭。对网络本身的不健壮性风险的防范是属于主动控制范畴网络外部的侵袭风险的防范属于被动控制范畴。必须全方位进行分析网络的不健壮性和外界的威胁,刁`能构建网络的安全措施,确保网络安全的等级。网络安全隐患网络具有互连性,导致网络分布的广域性、网络体系结构的开放性、信息资源的共享性和通信信道的通用性,而使得计算机网络存在很多的隐患。网络的传输要经过有线或无线的通道来进行。信息在传输的过程中就可能被窃听、篡改、伪造。这样一来,就威胁到信息的安全,合法用户的权益就受到了侵害。网络的传输要经过有形和无形的介质,由于外界环境的因素会使得信号减弱、失真、丢失而导致传输的信号被严重的破坏。设备的故障也会导致通信中断。现在整个网络系统中,硬件设备非常多,使得故障率也非常高。网络的规模越来越大使得网络的漏洞也越来越多,安全隐患也就自然越来越多。网络安全立法滞后的特点为黑客们的违法犯罪行为提供了可乘之机,而且由于各国利益的冲突,在联合打击国际黑客犯罪方面的合作力度不是很大。网络安全技术本身的发展过程中还有很多不成熟的地方。这些地方经常被不法分子所利用。长期以来威胁与反威胁成为一对难兄难弟。计算机病毒也成为非常严重的危害势力。而且近来通过网络传播的计算机病毒越来越多。产生的危害性也越来越大。往往造成的损失是无法估量的。防毒软件还有一定的滞后哇,不能产生防患于未然的效果。经常是防不胜防。网络攻击的典型步骤外部窥视往往是攻击的第一步。黑客首先利用一些网络工具来确定这些系统在上的位置和结构,发现目标系统的外围安全设备类型和结构,并确定侵入点第二步是外围侦察,相当于现实世界当中的窃贼打开门锁。入侵者通过外围安全设备的薄弱环节,进入网络的正常服务,如通过电子邮件系统和主页系统进入网络一旦侵入者获得了进入网络的权利,便是在外围设备中为自己寻找一个安全的、不易被发现的落脚点。落脚点确定后,外部入侵者就变成了系统内部人员,这时入侵者会在系统内部寻找可盗窃的财产和可破坏的目标系统。主要的破坏动作包括偷窃软件源代码和重要数据,访问机密文件,破坏数据或硬件,还包括安置为日后再次侵入做准备的“特洛伊木马”。破坏动作完成后,侵入者会掩盖踪迹。典型的做法是删除或替换系统的日志文件。系统运行于开放的环境当中,必然要求考虑 系统的网络安全。本研究主要考虑数据管理上的安全,文章的第四章将会做具体说明,同时本文也针对该系统给出了一个较完整的网络安全解决方案。网络安全的解决方案一个完整的网络安全解决方案所考虑的问题应当是非常全面的。保证网络安全需要靠一些安全技术,但是最重要的是要有详细的安全策略和良好的内部管理。在确立网络安全的目标和策略之后,还要确定实施网络安全所应付出的代价,然后选择确实可行的技术方案,方案实施完成之后最重要的是要加强管理,制定培训计划和网络安全管理措施。完整的安全解决方案应该覆盖网络的各个层次,并且与安全管理相结合。物理层的安全防护在物理层上主要通过制定物理层面的管理规范和措施来提供安全解决方案。链路层的安全保护主要是链路加密设备对数据加密保护。它对所有用户数据一起加密,用户数据通过通信线路送到另一节点后解密。网络层的安全防护网络层的安全防护是面向包的。网络层主要采用防火墙作为安全防护手段,实现初级的安全防护。在网络层也可以根据一些安全协议实施加密保护。在网络层也可实施相应的入侵检测。传输层的安全防护传输层处于通信子网和资源子网之间,起着承上启下的作用。传输层也支持多种安全服务对等实体认证服务访问控制服务数据保密服务数据完整性服务数据源点认证服务。应用层的安全防护原则上讲所有安全服务均可在应用层提供。应用层可以实施强大的基于用户的身份认证也是实施数据加密、访问控制的理想位置还可加强数据的备份和恢复措施。应用层可以是对资源的有效性进行控制,资源包括各种数据和服务。应用层的安全防护是面向用户和应用程序的,因此可以实施细粒度的安全控制。 第三章病虫害诊断咨询知识分析专家进行病虫害诊断的方法分析烟草各种不同病害的发生规律和防治方法都不相同。防治烟草病害,首先要正确诊断,刁`能对证治疗,有效地开展防治工作同时,烟草病虫害的发生与发展受多种因素的制约,如温度、湿度、光照、烟草的生育阶段、天敌种类、耕作方式及人类活动的影响等。由于影响的因素较多,故应该抓住主要因素进行诊断。病害诊断确定寄主观察环境机械损伤病害非侵染性病害进一步确定病因侵染性病害进一步确定病原图一模拟专家病害诊断过程一通常,病虫害专家在进行烟草病害诊断时,首先观察病株所处的环境立地条件和栽培管理措施,确定发病部位,记载典型症状,然后判断是侵染性病害还是非侵染性病害,或者是机械创伤。根据受害部位枝干、叶部、、典型病状变色、坏死或腐烂、畸形、枯萎或萎蔫、流脂或流胶等和病征粉霉状物、锈状物、膜状物和线状物、颗粒状物、伞状物或马蹄状物、溢脓等可以初步确定侵染性病害的病原类型真菌、细菌、病毒、植原体、线虫、寄生性种子植物、藻类、蜗类等, 若发现新病害、疑难病害,或者多种病原复合侵染而症状复杂时,病原需要采集标本进行室内鉴定。非侵染性病害要进一步确定主要原因如温度、营养、水分失衡、有毒物质等。不同的病原可能引起相同的症状,单纯根据症状诊断不完全可靠,需要通过显微镜镜检和人工诱发试验来进一步分析发病原因或鉴定病原物。诊断过程如图一所示,。烟草病虫害专家根据资料和实践观察编写了烟草病害检索表见表一,这些资料为专家系统提供强有力的推理依据。表一烟草病害检索表几一朗烟草病虫害检索表为害幼苗为害根颈部或全株为害烟叶叶片受害,发生病斑茎基部受害,引起茎腐病斑圆形病斑不规则,褐色易碎烟草角斑病病斑灰色或绿色,边缘赤褐,中央微凹陷烟草炭疽病病斑深褐色,周围黄绿色晕圈,半透明烟草野火病近地面腐烂部分无菌核形成近地面腐烂部分由菌核形成茎基部水渍状溃烂,幼苗碎倒,乳自菌丝烟草碎倒病钱基部青黑色,由茎经叶向上蔓延,苗腐烂烟草黑胫病 .2虫害诊断确定寄主确定危害部位机械损伤初步确定为虫害进一步确定虫害图一模拟专家病害诊断过程一病虫害专家在进行烟草虫害诊断时,通常依据受害部位根、干、叶、枝梢、产生的典型症状如排出物、卷曲、变形等来大致确定害虫所属的类群,如果能够发现致害昆虫或蜗类的某些虫态卵、幼虫或若虫、蛹、成虫,则可以根据其形态进一步确定其种类见图一,最后确定针对虫害的防治方法。通过对领域专家进行虫害诊断方法的研究,本文对常见的烟草虫害依据受害部位和典型症状进行了分类,并结合虫害危害的典型症状图片和虫害的形态特征图片作为虫害诊断的依据,提出一种基于特征和图像对比的诊断方法,从而确定专家系统对虫害诊断推理的依据。据调查,目前我国烟田发生的害虫有余种,苗床期及大田期均有不同种类的害虫发生。主要种类有地下害虫类地老虎、金针虫、蜡蛤等、烟蚜、烟青虫、斑须蜷、斜纹夜蛾、烟草潜叶蛾、烟草蛀茎蛾、蛤峋等。烟田发生的各种害虫都有其害虫天敌昆虫,据调查,目前害虫天敌种类有余种,主要种类有棉铃虫齿唇姬蜂、蚜茧蜂等。由于我国地域辽阔,植烟范围广泛,而各地的生态环境不同,所以,在各烟区发生的主要害虫种类也不同,因此,各地应依据当地的发生种类和危害程度,因地制宜,选择适当的防治方法。 2病虫害诊断咨询的知识构成烟草病虫害诊断研究涉及到许多学科,如昆虫学、烟草栽培学、植物化学保护、农药学等,因此病虫害防治专家必须掌握诸多学科的基本理论、知识和防治方法,密切联系实际,利用现代技术,采取综合治理措施,刁`能有效地将病虫害对生态环境和经济造成的损失限制在最低的水平。依据病虫害诊断咨询的具体需求,本文主要收集和整理了病虫害基础信息、病虫害地理分布信息,病虫害图片信息、病虫害诊断信息、有害生物普查信息、病虫害防治的文献资料、病虫害防治方法、化学防治中的农药信息等作为系统的知识构成。详细描述见第五章的系统知识库构建。 第四章系统的总体设计专家系统的开发是一个系统工程,涉及系统的整体结构,功能,软件体系结构和系统开发、运行环境等内容。系统的整体结构由知识库、数据库、推理机、人机接口和知识获取个部分组成系统的功能有系统管理、病虫害诊断、病虫害检索、病虫知识、药品信息部分,其中病虫害诊断为系统的核心功能,其它部分为系统的辅助模块系统采用了采用层应用体系结构,即“浏览器服务器数据库系统”的层分布计算体系结构本章最后提出了系统的开发环境和运行环境。系统运行于开放的网络环境中,因此,整个系统应该具有高效、易用、安全、及时等特点。需要从软、硬件方面认真规划,保证系统的整体性能。下面就系统的体系结构、功能、整体结构和开发运行环境进行具体讨论。系统的体系结构网络化的烟草病虫害诊断咨询专家系统面向的用户主要有三类普通用户、经过授权的专家和系统管理员。普通用户希望在任意时间,任意地点通过浏览器进行病虫害的诊断和获取相关知识经过授权的专家和系统管理员也希望在任意时间,任意地点通过浏览器进行知识库的维护和整个系统的维护。本系统采用层应用体系结构,把主要的业务逻辑转移到中间层上即在客户端和服务器端之间增加一个中间层,即采用应用主流技术“浏览器爪范服务器数据库系统”的层分布计算体系结构,如图一所示。文件尸,尸目卜、用户浏览器、``卜宙二曰仁了〕不叼日产,护尸叻后台数据库工客户服务器用户数据层表现层应用层图一系统体系结构一 Web浏览器为表现层,主要提供专家系统人机交互界面中用户对信息的表示和数据的收集,包括多媒体信息显示,页面面向系统及决策结果面向用户的提交等服务器为应用层,提供专家系统中与应用逻辑有关的各种服务构件,也是系统运行的枢纽部分,能够响应用户发来的请求,执行某种业务任务,并对相应的数据进行处理和对数据层的访问与操作,使得用户不必直接与数据库打交道数据库系统为数据层,提供和管理各类数据库,包括对数据库和知识库的存取访问。前两层实现七页面结构和元素的定义,而把该页面的大量元素值即数据存放在数据库,数据的复杂处理放在中间层,从而使站点结构维护和数据更新成为两个相对独立的过程。系统整体构架于“浏览器服务器数据库系统,'层计算体系上,实现专家系统的网络化运行,使专家系统的应用更为广泛,用户可根据需要获取病虫害防治过程中的相关知识。由于系统采用技术以及知识库和推理机分离的办法,使得系统的维护和扩充简单易行。系统结构设计传统的专家系统基本结构一般包括以下部分知识库、数据库、推理机、解释机构、人机接口用户界面和知识获取。本系统在设计中除了按照传统的专家系统构造模式来处理,还采用了以数据库为主体的构造模式,把传统的专家系统中除推理机和人机界面之外的部分以数据库的形式来表示。专家系统的系统结构框图如图一所示。其组成部分及其主要功能说明如下。系统管理员数据库普通用户病害数据图形用户界面图形用户界面虫害数据病虫知识推理机知识获取知识维护…中中间间信信息息库库…矢识浏览解释机构授权专家昌困规则库图一理系规统贝结库构“图…一” 2.1知识库知识库一般由事实性知识和推理性知识组成。包括己知的、同当前提出的问题有关的数据信息和进行推理时要用到的一般性知识和领域知识。同时,由于本文考虑采用数据库组织知识库,所以也把中间信息库归类到知识库当中,从而方便对知识库的构建和管理。知识是决定一个专家系统性能的主要因素。一个知识库必须具备良好的可用性、确实性和完善性。知识的确实性与完善性取决于领域专家,而知识的可用性在很大程度上取决于设计专家系统的知识工程技术人员如何表达专家的知识称为知识表达。如果存放在计算机中的知识用起来很不方便,那就是可用性差。因此,要建立一个知识库,首先要从领域专家那里获取知识称为知识获取。然后将获得的知识按照一定的数据结构存入计算机,这就形成了知识库的重要部分,供系统推理判断所用亦称为知识利用。有关知识库的内容将在本文的第五部分作详细说明。中间信息库需要指出的是通常所指的数据库与专家系统中的数据库概念是不相同的,为了区别起见,本文用中间信息库代替专家系统中的数据库概念。中间信息库用于存储领域内的存储领域内的初始数据和推理过程中得到的各种信息。中间信息库中存放的内容是该系统当前要处理的对象的一些事实。中间信息库的内容是在不断变化的。在求解问题的开始时,它存放的是用户提供的初始事实在推理过程中它存放每一步推理所得到的结果。推理机根据中间信息库的内容从知识库选择合适的知识进行推理,然后又把推出的结果存入中间信息库中。由此可见,中间信息库是推理机不可缺少的一个工作场地,同时由于它可记录推理过程中的各有关信息,又为解释机构提供了回答用户咨询的依据。推理机推理机是专家系统的“思维”机构,用来控制、协调整个系统,是构成专家系统的核心部分,推理机面向最终用户。它根据当前输入的数据事实即数据库中的信息,利用知识库中的知识,按一定的推理方法和推理策略,去解决当前的问题,求得问题的答案或证明某个假设的正确性,并把处理的结果送回到用户接口。人机接口人机接口人机交互界面为用户与系统交互提供了直观、方便的手段,是专家系统与用户通信的部分。它可以识别与解释用户向系统提供的问题和数据信息, 并把这些信息转化为系统的内部形式,同时,用户界面也将系统向用户提出的问题、得出的结果和做出的解释,以用户易于理解的形式提供给用户。人机接口提供了专家系统与授权的专家、系统管理员及普通用户间的界面,由一组程序及相应的硬件组成,用于完成输入输出工作。知识获取和知识库维护知识获取是把问题求解的各种方法从领域专家头脑中或其它知识源那里转换到知识库中的各种方法途径。系统人工方式进行知识获取与维护。在通过上述的获取机制获得专家系统所需的原始知识后,进行分析、归纳、整理,形成用自然语言表述的知识条款,然后交领域专家审查。之后通过系统提供的界面进行知识录入,并通过平台提供的知识检测工具,检测输入知识中的语法错误,并报告错误性质与部位,以便基于网络的烟草病虫害诊断咨询专家系统研建征询领域专家意见后进行修改。系统功能设计基于网络的烟草病虫害诊断专家咨询系统由系统管理、病虫害检索、病虫害诊断、病虫害防治药品信息和病虫害防治知识和在线留一言板等主要功能模块构成。其中病虫害诊断模块和知识库管理模块为系统功能的核心组成部分,如图一所示。系统管理为保证系统的安全性,需要设置操作用户的权限。在本系统中设置授权的专家和系统管理员两种用户对系统进行管理和维护。授权的专家只能进行知识库管理和修改自己的密码,但不能修改系统管理员信息系统管理员拥有后台所有管理权限。登陆密码采用彭文波,不可逆转方式加密。知识库管理通过友好的可视化界面,对特定领域的知识、规范、基础数据等进行描述和说明定义、修改相应知识和规则,并通过数据表的方式对知识规则进行维护。 病害检索劝众烟曰草通虫害诊断病虫害检索用系虫户统害农药信息管咨病害诊断理询病虫害诊断系刊“虫知识员统相关知识授权专家图一系统功能设计一病虫害诊断通过对专家病虫害诊断的过程分析,结合系统的功能设计和用户需求,本文把病虫害诊断模块分成两部分,模块功能定位如下。烟草病害诊断烟草虫害诊断烟草病害诊断主要根据寄主受害后的典型症状和典型症状图片,由用户判断后系统通过推理给出相应的诊断结果和防治方法烟草虫害诊断,主要根据害虫危害的典型症状文字信息、图片信息和害虫的形态来识别害虫并通过系统推理机的推理给出害虫的详细信息和防治方法。病虫害检索对具体的病虫害,一般都有专门的文献报道。教材或专著则对某一类或所有的病虫害种类根据一定的体系进行记述。要想了解某一种或某一类病虫害的情况,需要查阅相关的文献。由于文献浩繁,查阅起来非常不便。病虫害检索模块可为广大用户提供的烟草病虫害信息的检索。该系统能够检索目前常见的烟草害虫及病害的 详细文字信息及图片信息。模块功能定位如下。今浏览病虫害信息以检索树的方式查询病虫害信息关键词式查询病虫害信息用户可以浏览烟草主要病虫害的详细信息,也可按以上检索方式中的任意一种方式,方便快捷地查询到所需的烟草病虫害信息。病虫知识根据用户的需要,通过友好的可视化的界面浏览查询有关烟草病虫害方面的知识,解答防治问题。如病虫害防治、植物检疫、病虫害预测预报等有关内容。模块功能定位如下。今浏览、查询森防综合知识浏览、查询病虫害防治知识今浏览、查询病虫害预测预报知识浏览、查询烟草植物检疫知识浏览、查询病虫害相关文献药品信息农药的推广和使用,对烟草病虫害防治起到过较大的作用。但长期大量不合理的施用化学农药,极大地污染了烟草生态环境并危及人类健康,己成为严重的社会问题。因此,针对不同的作用对象和所用农药的不同特点,选择合适的农药应用于病虫害防治,具有重要的实际意义。为此本文通过建立烟草病虫害防治药品信息模块,为农药的合理施用进行指导,提供帮助,从而更好地为烟草病虫害防治和保护环境服务。模块功能定位如下。浏览农药信息令按名称查询农药信息,按类型查询农药信息按毒性查询农药信息系统根据不同的作用对象,对药品按其用途、类型为索引进行数据存储。用户能够凭借此系统迅速准确地查出每个农药的部分或全部资料。 4系统开发和运行环境系统开发环境系统的开发环境是系统开发的基础,它主要包括两个方面硬件环境和软件环境,选择目前应用比较广泛的软件和硬件环境,可以保证系统具有良好的兼容性。硬件环境主频,内存,硬盘,配有声卡、音箱,支持屏幕、图形、文件输出及声音播放多媒体功能。软件环境操作系统,环境平台,数据库管理系统,,,。系统运行环境系统客户端运行平台可以是任意类型的操作系统,只要它支持,可以通过协议访问上的网站即可。硬件环境系统可在网络或单机环境下运行,单机运行时要求级以上的机器,内存至少以上,硬盘以上网络下运行时要求服务器最好为川以上,内存以上,硬盘以上。软件环境服务器采用网络操作系统,服务器可采用,数据库服务器采用客户端采用仪加操作系统,以上浏览器,系统可在支持的任何网络下运行。 第五章系统的开发和实现知识的获取和表示知识获取在建立一个具体的专家系统时,人们往往要花很多人力和财力在知识获取上,它被公认为是知识处理的一个“瓶颈”。知识获取要研究的主要问题包括对专家或书本知识的理解、认识、选择、抽取、汇集、分类和组织的方法从已有的知识和实例中产生新知识,包括从外界学习新知识的机理和方法检查或保持已获取知识集合的一致性或无矛盾性和完全性约束的方法尽量保证己获取的知识集合无冗余的方法。知识获取分主动式或被动式两大类。主动式知识获取是知识处理系统根据领域专家给出的数据与资料利用诸如归纳程序之类软件工具直接自动获取或产生知识,并装入知识库中。所以也称知识的直接获取。而被动式知识获取往往是间接通过一个中介人知识工程师或用户并采用知识编辑器之类的工具,把知识传授给知识处理系统,所以亦称知识的间接获取。按知识处理系统获取知识的工作方式,可以分成交互式和自主式或非交互式两种。交互式知识获取在获取过程中要不断与人进行交互,或提供解释,或要求输入信息,或提问求答,或请求验证等等。交互式的知识获取,对用户或知识工程师有较大的透明度和控制能力,比较适合于从专家大脑中获取知识。自主式知识获取则在获取过程中完全由知识处理系统自主完成,例如输入的是一段讲话,一本书或资料,输出的便是从中抽取出来的知识。这里即便不考虑诸如语声识别,文字识别,自然语言理解和认知科学等方面的许多难题,解决起来仍是十分困难的。按知识获取的策略或机理,可分为死记硬背式或称机械照搬式获取条件反射式知识获取教学式或传授式知识获取演绎式知识获取归纳式知识获取解释式知识获取猜想证实式知识获取反馈修正式知识获取类比和联想式知识获取外延式知识获取等。知识表示知识的表示。要将知识告诉计算机或在其间进行传递,必须将知识以某种形式逻辑地表示出来,并最终编码到计算机中去,这就是所谓的知识的表示问题。不同的知识需要用不同的形式和方法来表示。它既应能表示事物间结构关系的静态知识,又应能表示如何对事物进行各种处理的动态知识它既要能表示各种各样的客观存在着事实,又要能表示各种客观规律和处理规则它既要能表示各种精确的、确定的和完全的知识,还应能表示更加复杂的、模糊的、不确定的和不完全的知识。因 此一个问题能否有合适的知识表示方法往往成为知识处理解题成败的关键。而且知识表示的好坏对知识处理的效率和应用范围影响很大,对知识获取和学习机制的研究也有直接的影响。知识表示的方法很多,例如,谓词逻辑表示,关系表示或称特性表表示,框架表示,产生式表示,规则表示,语义网表示,与或图表示,过程表示,网表示,网表示,面向对象表示,以及包含以上多种方法的混合或集成表示等。这些表示方法各适用于表示各种不同的知识,从而被用于各种应用领域。对于“知识面”很窄的专家系统一类的应用,往往可以根据领域知识的特点,从中选择一种或若干种表示方法就可以解决问题。但是为了开发具有较宽领域知识的系统,例如多专家系统的聚合系统或称协同式专家系统和分布式多功能知识处理系统等,仅用互不相干的知识表示方法便难以适应要求。以基于规则的烟草病害诊断为例重点讨论产生式规则表示方法在本系统中的应用。基于规则即用规则来表达问题领域中的一般知识。每条规则都可描述为规则前件条件部分和规则后件结论部分,其形式为条件结论基于规则的推理方式具有知识表达直观、形式统一、模块性强、推理逻辑清晰等优点。本文使用产生式规则来表示这个诊断体系,将病状描述分为危害部位和症状两块。以表一为例,规则表示如下为害部位二“幼苗”症状“叶片受害,发生病斑”症状二“病斑圆形”症状“病斑灰色或绿色,边缘赤褐,中央微凹陷”“烟草炭疽病,,规则表示如下为害部位“幼苗”症状“茎基部受害,引起茎腐”症状“近地面腐烂部分无菌核形成”症状“茎基部水渍状溃烂,幼苗碎倒,乳白菌丝”“烟草碎到病,, 2知识库的组织和设计知识库组织知识库实际就是将专家知识按照一定的规则转化而来的,专家系统的知识库就是数据库。利用数据库技术来组织知识库,具有很多优点知识库与推理机相互独立,知识库的改动不会影响推理机可以对知识库进行扩充、维护和修改便于知识的运用和输入、输出、内容的一致性和完整性检查及维护实现了从规则文件到规则数据库的转变。利用数据库技术实现产生式规则的表达、检索和语义约束,既提高了知识表达的规范性,又提高了知识表达的灵活性。知识库设计数据库系统主要分为桌面数据库系统和大型数据库系统。桌面数据库系统如、等,一般只能满足单一应用、小数据量的系统,数据量一般也只有几千条、上万条记录。且多为单机应用。不适合于大数据量、高并发、高安全性的网络应用领域。大型数据库系统主要以、等为代表。这些数据库具有很高的数据容量,并且有很好的访问控制功能。引入大型数据库有两个原因。首先,系统需要有一个大型知识库做支持。其次,系统是基于的,要求有负担大量用户的并发访问的能力。这些都为系统带来了很多问题,比如可靠存储、安全管理、多用户存取等。而大型数据库在诸如大型存储、并发控制、故障恢复等方面能保证系统的安全、稳定、高效运行。本系统选用作为实际运行中使用的数据库。的管理数据库工具提供了一种直观地管理企业级数据库的方法。如配置启动、暂停、继续和终止服务器创建和管理设备和数据库及数据库对象等。数据库的查询用到了大量的语句,由于语言是面向结果而不是面向过程的查询语言,所以数据库使用了一个基于效率的优化器,为及时查询提供了一个最佳的执行策略。知识库是建立本系统的先决条件,它负责整个系统的所有数据的管理和维护工作。它也是存储系统当前状态数据的地方,这些数据包括用户输入的事实、己知事实以及推理过程中得到的中间结果,这些数据在系统运行时是不断改变的,并且可以通过规则进行访问,不存在只属于某些规则的局部数据库,它们是规则之间联系的纽带。通过对烟草病虫害诊断咨询的系统分析,确定了系统的知识库主要分为三部分,事实库、规则库和中间信息库。事实库主要由下面几个表构成寄主数据表、病害信息表、虫害信息表、防治方法信息表、农药信息表等主要数据表规则库由 下面几个表构成基于网络的烟草病虫害诊断咨询专家系统研建病害诊断表、虫害诊断表。中间信息库由表、表、推理过程表等数据表组成。知识库中的数据表清单如表一所示表一系统数据库表的清单一类别数据表名称数据表内容病害种类表烟草病害种类名称等虫害种类表烟草虫害种类名称等病害图片表烟草病害图片等资料库虫害图片表烟草虫害图片等农药信息表各种烟草适用农药名称防治方案表防治方案,包括农药配比组合等病害诊断表病害诊断规则规则库虫害诊断表虫害诊断规则中间信息库推理过程库存放推理过程,用于系统解释机制下面给出了知识库中主要数据表的关系模式。病害种类表病害代码,病害名,别名,拉丁名,病原,分类地位,分布,鉴别特征,危害症状,生物学特性,危害部位,发生特点,防治方法,传播途径虫害种类表虫害代码,虫害名称,别名,拉丁名,分类地位,虫害类型,分布生活习性,虫害寄主,鉴别特征,危害症状,传播途径,防治方法病害图片表病害代码,图片说明,图片信息虫害图片表虫害代码,发育阶段,图片说明,图片信息农药信息表农药名称,类型,剂型,毒性,禁用及限制,防治对象,使用方法病害诊断表规则编号,寄主,上节点,发病部位或症状,典型症状图片,下节点,诊断结果虫害诊断表规则编号,寄主,危害部位,典型症状,典型症状图片,诊断结果推理过程表编号,中间信息,是否使用 3系统推理机的实现推理机。是一组计算机程序,是专家系统中实现基于知识推理的部件,是基于知识的推理在计算机中的实现,主要包括推理和控制二个方面,是知识系统中不可缺少的重要组成部分。推理是指依据一定的规则从已有的事实推出结论的过程。专家能够高效地求解复杂的问题,除了他们拥有大量的专门知识外,更重要的是他们能够合理选择及有效运用知识。基于知识的推理所要解决的问题是如何在问题求解过程中,选择和运用知识,完成问题求解。知识的运用模式称为推理方式,知识的选择称之为推理控制,它直接决定着推理的效果和推理的效率。推理控制的核心是推理控制策略。推理方式,传统的形式化推理技术是以经典逻辑为基础的。推理机是专家系统的`嗯维”机构,其主要任务是模拟领域专家的思维过程,控制并执行对问题的求解,它是构成专家系统的核心部分。本文主要以语言来模拟该领域专家进行烟草病虫害诊断的思路进行程序设计。推理的控制策略控制策略主要是推理方向的控制和推理规则的选择策略。推理方向分为正向推理、反向推理和正反向混合推理。由于这个专家系统的规则数量较少,并且推理的层数也较少,选用正向推理比较合适。正向推理,正向推理是一种从证据到结论的推理方法,也称之为数据驱动策略。运用正向推理构成的推理机一般应具备以下功能根据用户提出的前提事实或目前监测到的异常情况,知道如何选用知识库中的知识将选用的知识及经过推理得出的结论包括中间结论保存在临时存储器中,以备给用户解释之用。能够判断推理何时结束。推理机的实现本系统的推理机主要是根据烟草病虫害的危害症状推导出具体病虫害的过程。用户首先选择寄主、危害部位,然后系统将显示相应的典型危害特征供用户选择,并提交到推理机。推理机根据危害部位或危害时期以及典型特征,在知识库中检索出所有可能的病虫害,若涉及到多种病虫害,则需要对所有可能的病虫害的其他典型特征进行判断。这时推理机将再次需要判断的典型特征显示,用户继续进行选择,直到最终给出诊断结果一个或多个病虫害。在验证诊断结果的过程中,还可以参 考病虫害的详细资料如别名、病害或虫害发生规律、防治方法等以及图片、录像信息,确定诊断结果。下面将讨论推理的控制方法和程序算法。控制方法系统推理机采用基于规则的人机交互式的推理方式,系统通过与用户交互获得信息,然后决定下一步选用的什么样的规则。对病害诊断来说,整个诊断过程表现为从根节点到某个叶节点的一次交互式的路径探寻。系统在每个节点处,向用户发出提问。下面以一个烟草病害诊断的例子来说明系统的控制方法首先,从根节点开始,取出上节点为,'”的三条记录,向用户提问为害幼苗为害根茎部用户选择为害烟叶如果用户选择第项,则根据该记录的下节点`,',,取出所有上节点为`,',的一记录,向用户提问叶片受害,发生病斑茎基部受害,引起茎腐如果用户选择第项,则根据这条记录的下节点“',取出所有上节点为`,',的记录,向用户提问病斑圆形病斑不规则,褐色易碎如果用户选择第项,则根据这条记录的下节点“',取出所有上节点为`,”的记录,向用户提问病斑灰色或绿色,边缘赤褐,中央微凹陷病斑深褐色,周围黄绿色晕圈,半透明如果用户选择第项,因该记录的下节点为标志为,即到达叶节点,搜寻工作即可以中止,得出结论。结论烟草炭疽病程序算法上述病害诊断的控制策略可以用以下算法来描述刀检索号初始设置为根节点下节点色 /循环直至得出诊断结论刀选取所有上节点等于检索号的记录症状病害诊断检索表上节点二刀显示所有符合上述条件的记录症状刀提示用户选择,并记下选项对应的下节点'症状刀更新检索号为当前的下节点号,供下一步查找用。人机交互界面本系统构建采用,该程序开发语言为面向对象的高级开发语言,开发的界面易用、友好。考虑到基层使用用户大都不具备深厚的专业领域知识,界面文字信息量较少,大量采用图片、视频等多媒体资料,以图文结合的方式为用户提供烟草病虫害信息及诊断方案等。关健技术讨论数据库访问功能实现这个部分在整个系统构建的过程中是非常重要的,它将调用后台数据库的资料,为用户提供诊断、查询、浏览所需要的信息。本系统采用技术进行数据库联接。因为数据库为类型的数据库,在程序的开始使用的方式将这个命令空间进行加载。然后用来建立数据库连接。用和下达操作数据库的命令。,',,,,,,,,”,,',,,,,,,'丫 按病害名查询””””在此输入关键字,'”二”””””””提交”叩中选一种查询方法,在中输入相应的关键词刀“,,,”,,,”,,,,”,,翻”病害名称,病害编号,病害种类,病原病害名称'”,,,,,,,,,,“,'刀在数据库中模糊查询相应记录刀数据库管理功能的实现插入新记录,,几”,,一”。,,,,病害编号币,,”,,',,,,,,,一”,,、病害名称,,,,,,',怜,,,,化”一””,'病害种类币,,”,,,,二,,,',,一”厂,,、病原名称